一種石刻文字的數(shù)字化拓片方法技術(shù)

本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)提供了一種石刻文字的數(shù)字化拓片方法，在至少三個(gè)不同的角度對(duì)石刻文字進(jìn)行拍照；利用攝影測(cè)量技術(shù)測(cè)量出照片中的文字三維尺寸；在照片中選擇文字平面與像平面最接近的一幅進(jìn)行失真校正，對(duì)校正后的圖像進(jìn)行文字分割；利用實(shí)物拓片背景樣本或巖石圖像樣本進(jìn)行拓片的背景建模；將分割后的字體與拓片背景融合；采用墨汁與宣紙的擴(kuò)散滲透過(guò)程模擬拓片效果，完成數(shù)字拓片的制作。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)實(shí)現(xiàn)了從全手工拓片制作到完全數(shù)字化制作的過(guò)程，克服傳統(tǒng)拓片制作過(guò)程的工藝復(fù)雜、效率低和成本高的缺點(diǎn)，對(duì)于快速進(jìn)行大量石刻、碑帖的拓片化處理具有非常重要的意義。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專(zhuān)利技術(shù)涉及一種石刻拓片方法，尤其涉及一種石刻文字的數(shù)字化拓片。
技術(shù)介紹
石刻具有傳承歷史文化的重要作用，它大多以石灰?guī)r為主的自然山體為載體，在漫長(zhǎng)的歲月中受到自然和人為因素的綜合作用，石刻表面不斷被風(fēng)化和殘蝕。巖溶地貌摩崖石刻的保護(hù)是一個(gè)全球性的保護(hù)課題。世界各國(guó)政府高度重視石刻文化保護(hù)工作。目前國(guó)內(nèi)石刻、碑帖大多保存分散，形成保管難堪，收藏難為，利用受限的情況，流失和破損程度相當(dāng)嚴(yán)重，使石刻的文物價(jià)值和史料價(jià)值及現(xiàn)實(shí)價(jià)值得不到應(yīng)有的利用和更好的發(fā)揚(yáng)光大。在中國(guó)古代文物中，石刻是歷史文化的重要載體之一，是不可再生的歷史文化資源。不同年代、不同民族，眾多且內(nèi)容豐富的石刻，不僅為人們提供了高品位的藝術(shù)享受，而且對(duì)于各地域社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、軍事、文化、人物、家族、名勝、歷史事件等的研究和歷史文化資源的開(kāi)發(fā)傳承，都極具現(xiàn)實(shí)的和潛在的價(jià)值。傳統(tǒng)的拓片方法主要有擦墨拓、撲墨拓兩大類(lèi)，還有臘墨拓、鍵拓、響拓等。例如擦墨拓法，主要工具是細(xì)毛氈卷成的擦子。擦子要卷緊縫密，手抓合適為宜，將氈卷下端切齊烙平，把濕紙鋪在碑石上，用棕刷拂平并用力刷，使紙緊覆凹處，再用鬃制打刷有順序地砸一遍，如石刻堅(jiān)固，紙上需墊毛氈，用木錘涂敲，使筆道細(xì)微處清晰，切不可用木錘重?fù)簟４埜珊螅霉P在拓板上蘸墨，用擦子把墨汁揉勻，并往紙上擦墨，勿浸透紙背，使碑文黑白分明，擦墨三遍即成。類(lèi)似地，其他拓片方式也是用手工方式完成，不同之處在于使用的材料及工藝。從上面的拓片制作過(guò)程可以看出，傳統(tǒng)的制作過(guò)程全部靠手工完成，工序繁瑣耗時(shí)，每次只能生成一張拓片，效率低。手工制作一般需要搭建支架、梯子等輔助設(shè)施，制作效率低、具有一定的危險(xiǎn)性，無(wú)法搭支架的地方的石刻就無(wú)法拓制。采取人工拓片方式取得石刻拓片，由于難度艱巨、工作量太大而不盡人意，并且對(duì)石刻的原始面貌和耐久性有相當(dāng)不好的影響。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中問(wèn)題，本專(zhuān)利技術(shù)提供了一種將石牌、碑帖、石刻文字圖像自動(dòng)生成具有真實(shí)物理尺寸信息和具有逼真宣紙墨汁拓片效果的數(shù)字化技術(shù)。，在至少三個(gè)不同的角度對(duì)石刻文字進(jìn)行拍照；利用攝影測(cè)量技術(shù)測(cè)量出照片中的文字三維尺寸；在照片中選擇文字平面與像平面最接近的一幅進(jìn)行失真校正，對(duì)校正后的圖像進(jìn)行文字分割；利用實(shí)物拓片背景樣本或巖石圖像樣本進(jìn)行拓片的背景建模；將分割后的字體與拓片背景融合；采用墨汁與宣紙的擴(kuò)散滲透過(guò)程模擬拓片效果，完成數(shù)字拓片的制作。本專(zhuān)利技術(shù)利用先進(jìn)的數(shù)字圖像處理技術(shù)和現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了從全手工拓片制作到完全數(shù)字化制作的過(guò)程，克服傳統(tǒng)拓片制作過(guò)程的工藝復(fù)雜、效率低和成本高的缺點(diǎn)，對(duì)于快速進(jìn)行大量石刻、碑帖的拓片化處理具有非常重要的意義。本專(zhuān)利技術(shù)只利用數(shù)碼相機(jī)獲得高分辨率圖像，采用先進(jìn)的圖像處理方法、拓片背景生成、墨汁滲透擴(kuò)散效果生成、字體大小測(cè)量等過(guò)程在計(jì)算機(jī)中生成具有拓片效果的石刻、碑帖的數(shù)字化圖像，這些數(shù)字化的文件適合永久保留、易于傳播、大量復(fù)制等優(yōu)點(diǎn)。本專(zhuān)利技術(shù)對(duì)于保護(hù)文化遺產(chǎn)、造福子孫后代、傳承和光大古代文化；在國(guó)內(nèi)和世界范圍內(nèi)，起到示范作用，推動(dòng)中國(guó)古文化保護(hù)等方面都具有重要意義。本專(zhuān)利技術(shù)能夠以很低的成本和方便的方式將散落在自然界中的各類(lèi)石碑、石刻上的文字生成拓片的效果。本專(zhuān)利技術(shù)只利用高分辨率數(shù)碼相機(jī)照片和計(jì)算機(jī)軟件，通過(guò)圖像校正、三維測(cè)量、文字分割、拓片背景生成、墨汁擴(kuò)散效果生成、背景和字體融合自動(dòng)生成拓片效果的數(shù)字圖像，以便于保存和傳承中華名族輝煌的石刻和書(shū)法藝術(shù)。生成的數(shù)字化拓片便于保存和傳播，利用先進(jìn)的印刷技術(shù)能夠?qū)嵨镌佻F(xiàn)石刻文字。本專(zhuān)利技術(shù)中使用了墨汁和宣紙相互滲透作用的物理模型使得石刻文字的數(shù)字拓片具有更加逼真的效果；本專(zhuān)利技術(shù)利用三維測(cè)量技術(shù)，能夠獲得石刻文字的實(shí)際物理尺寸；本專(zhuān)利技術(shù)中利用圖像校正技術(shù)消除了石刻圖像在拍攝時(shí)的失真。附圖說(shuō)明圖1是本專(zhuān)利技術(shù)數(shù)字化拓片生成流程圖；圖2是本專(zhuān)利技術(shù)標(biāo)志板特征點(diǎn)形狀一；圖3是本專(zhuān)利技術(shù)標(biāo)志板特征點(diǎn)形狀二 ；圖4是本專(zhuān)利技術(shù)石刻拍攝時(shí)的位置圖；圖5是射影失真圖像及校正后的結(jié)果；圖6是本專(zhuān)利技術(shù)石刻文字分割流程圖；圖7是原始圖像、零水平集曲線演化分割過(guò)程及分割后的圖像；圖8是由不同特征的子紋理塊按多紋理合成方法生成數(shù)字拓片背景圖像圖9是根據(jù)參考圖像調(diào)整其他子圖像色階；圖10是由實(shí)物拓片背景子圖像生成大分辨率數(shù)字拓片背景；圖11是自然巖石表面紋理照片；圖12是顏色圖像生成的類(lèi)二值圖像；圖13是石刻字體尺寸測(cè)量實(shí)驗(yàn)圖像；圖14是計(jì)算得到的字體包圍盒三維展示與字體二維幾何尺寸。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本專(zhuān)利技術(shù)做進(jìn)一步說(shuō)明。在三個(gè)不同的位置對(duì)石刻文字進(jìn)行拍照，然后從三幅照片中利用攝影測(cè)量技術(shù)測(cè)量出文字三維尺寸，在三幅圖像中選擇文字平面與像平面最接近的一幅圖像進(jìn)行失真校正，然后對(duì)校正后的圖像進(jìn)行文字分割。然后利用實(shí)物拓片背景樣本或巖石圖像樣本進(jìn)行拓片的背景建模，將分割后的字體與拓片背景融合，接著采用墨汁與宣紙的擴(kuò)散滲透過(guò)程模擬拓片效果，最后完成數(shù)字拓片的制作，整個(gè)流程如圖1所示。1.石刻文字圖像拍攝在拍攝石刻文字圖像時(shí)，需要在石刻附近放置尺寸已知的標(biāo)志板，標(biāo)志板上的特征幾何圖案如圖2和圖3所示，方形及圓環(huán)形的尺寸及數(shù)量根據(jù)石刻的大小改變，標(biāo)志板制作時(shí)將圖2和圖3所示的圖案按1:1打印后粘貼到平面板材上即可。拍攝相機(jī)采用2000萬(wàn)像素以上的數(shù)碼單反相機(jī)，相機(jī)鏡頭焦距范圍IOmm至800mm之間。拍攝時(shí)需要在至少三個(gè)不同的角度對(duì)石刻文字進(jìn)行拍照，每個(gè)視角間的角度大于20度，如圖4所示。2.石刻文字圖像校正由于拍攝角度等原因，石刻平面和相機(jī)圖像平面并不平行，圖像中的文字將發(fā)生仿射和攝影失真，需要利用圖像校正方法消除拍攝圖像中的仿射和射影失真。石刻文字雕刻于平面石板或非平面的石頭表面，對(duì)于平面上的石刻文字，利用橫向或縱向有規(guī)則排列的文字上下或左右邊界線構(gòu)成平行線的消失點(diǎn)進(jìn)行圖像的校正；對(duì)于行書(shū)或草書(shū)可以利用文字包圍盒的四周平行線構(gòu)成的平行線消失點(diǎn)進(jìn)行圖像校正；如果圖像中無(wú)法自動(dòng)獲取具有平行線的特征，可以手動(dòng)加入平行線特征。根據(jù)石刻平面和圖像平面上兩點(diǎn)X，X的投影關(guān)系可以得到:X = IT1X = MsMaMpx，其中Ms,Ma，Mp分別為相似矩陣、仿射矩陣和投影矩陣。 投影矩陣定義為本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種石刻文字的數(shù)字化拓片方法，其特征在于：?在至少三個(gè)不同的角度對(duì)石刻文字進(jìn)行拍照；?利用攝影測(cè)量技術(shù)測(cè)量出照片中的文字三維尺寸；?在照片中選擇文字平面與像平面最接近的一幅進(jìn)行失真校正，對(duì)校正后的圖像進(jìn)行文字分割；?利用實(shí)物拓片背景樣本或巖石圖像樣本進(jìn)行拓片的背景建模；?將分割后的字體與拓片背景融合；?采用墨汁與宣紙的擴(kuò)散滲透過(guò)程模擬拓片效果，完成數(shù)字拓片的制作。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種石刻文字的數(shù)字化拓片方法，其特征在于: 在至少三個(gè)不同的角度對(duì)石刻文字進(jìn)行拍照； 利用攝影測(cè)量技術(shù)測(cè)量出照片中的文字三維尺寸； 在照片中選擇文字平面與像平面最接近的一幅進(jìn)行失真校正，對(duì)校正后的圖像進(jìn)行文字分割； 利用實(shí)物拓片背景樣本或巖石圖像樣本進(jìn)行拓片的背景建模； 將分割后的字體與拓片背景融合； 采用墨汁與宣紙的擴(kuò)散滲透過(guò)程模擬拓片效果，完成數(shù)字拓片的制作。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石刻文字的數(shù)字化拓片方法，其特征在于:在拍攝石刻文字圖像時(shí)，在石刻附近放置尺寸已知的標(biāo)志板，標(biāo)志板上設(shè)有規(guī)則排列的幾何圖形，拍攝時(shí)需要在至少三個(gè)不同的角度對(duì)石刻文字進(jìn)行拍照。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石刻文字的數(shù)字化拓片方法，其特征在于:石刻文字圖像校正方法如下: 對(duì)于平面上的石刻文字，利用橫向或縱向有規(guī)則排列的文字上下或左右邊界線構(gòu)成平行線的消失點(diǎn)進(jìn)行圖像的校正: 對(duì)于行書(shū)或草書(shū)利用文字包圍盒的四周平行線構(gòu)成的平行線消失點(diǎn)進(jìn)行圖像校正，如果圖像中無(wú)法自動(dòng)獲取具有平行線的特征，則手動(dòng)加入平行線特征，根據(jù)石刻平面和圖像平面上兩點(diǎn)X，X的投影關(guān)系得到:X = IT1X = MsMaMpx，其中Ms，Ma, Mp分別為相似矩陣、仿射矩陣和投影矩陣， 投影矩陣定義為4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石刻文字的數(shù)字化拓片方法，其特征在于:石刻文字圖像分割時(shí):校正后的圖像利用中值濾波濾波器、雙邊濾波濾波器進(jìn)行去噪平滑處理，然后根據(jù)圖像的特征進(jìn)行分類(lèi)，分為四類(lèi)，噪聲較少的圖像、邊界較清晰但包含較多噪聲的石刻圖像、邊界較模糊的圖像和長(zhǎng)期經(jīng)過(guò)風(fēng)化的殘缺字體，以上四類(lèi)分別采用基于Ostu的自動(dòng)閾值分割、基于水平集的文字分割、基于紋理的分割和基于手動(dòng)交互分割方法進(jìn)行圖像的文字的分割處理，對(duì)處理后有噪聲的圖像采用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)處理，去除多余噪聲，得到清晰的文字輪廓圖像。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石刻文字的數(shù)字化拓片方法，其特征在于:拓片背景建模方法如下:將現(xiàn)有手工拓片背景利用高分辨率掃描儀進(jìn)行掃描，獲得具有不同紋理特征的拓片背景圖像，將多張子背景圖像拼接在一起，在圖像拼接前需要將每張背景紋理子圖像色階統(tǒng)一，色階調(diào)整計(jì)算公式為:6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石刻文字的數(shù)字化拓片方法，其特征在于:拓片背景建模方法如下:首先將巖石彩色圖像變?yōu)榛叶葓D像，而且采用動(dòng)態(tài)閾值和圖像色階調(diào)整，將灰度圖像變?yōu)轭?lèi)二值圖像，類(lèi)二值圖像是指圖像中的象素灰度大部分集中在O和255附近，但圖像仍然是256階灰度的圖像，并非二值圖像； 對(duì)類(lèi)二值圖像做進(jìn)一步的處理，通過(guò)表面化學(xué)和紡織工業(yè)中對(duì)吸附和擴(kuò)散過(guò)程研究得出的定性規(guī)律和定量方程，能夠定量、高精度地模擬巖石突起顆粒和宣紙接觸后的滲透和擴(kuò)散過(guò)程，當(dāng)巖石突起顆粒和宣紙接觸時(shí)，墨汁溶液就會(huì)發(fā)生交互作用，墨汁顆粒開(kāi)始在兩相交界處進(jìn)行遷徙，采用表面化學(xué)工程中的Dubinin-Raadushkev...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：溫佩芝，吳曉軍，黃家城，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：溫佩芝，吳曉軍，黃家城，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：